Микропроцесс представляет собой просто процесс, охваты­вающий крайне малые интервалы пространства и времени. На­пример, таким процессом является колебание электромагнитных волн видимого света. Никаким инструментом нельзя непосредст­венно измерить, как изменяется его интенсивность. Иногда проводится параллель между макро- и микропонятиями и наблюдае­мыми и ненаблюдаемыми величинами. Хотя в точности это не то же самое, но приблизительно они совпадают. Теоретические за­коны относятся к ненаблюдаемым величинам, которые очень часто характеризуют микропроцессы. Если это имеет место, то законы иногда называют микрозаконами. Я употребляю термин «теорети­ческий закон» в более широком смысле, чем упомянутый, чтобы охватить все те законы, которые содержат ненаблюдаемые ве­личины независимо от того, являются ли они микро- или макропо­нятиями.

Верно, что понятия «наблюдаемое» и «ненаблюдаемое», как отмечалось раньше, нельзя точно ограничить, поскольку они расположены на континууме. Однако на практике это различие обычно достаточно четко выражено, поэтому, вероятно, не вызовет спора. Все физики согласятся, что законы, связывающие давление, объем и температуру газа, являются эмпирическими законами. Здесь количество газа будет достаточно велико, чтобы величины, которые должны быть измерены, оставались постоянными в пределах достаточно большого объема пространства и периода времени. Это позволяет произвести простые измерения, которые впоследствии можно обобщить в законы. Все физики будут согласны в том, что законы о поведении отдельных молекул являются теоретическими. Такие законы относятся к микропроцессам, обобщения о которых не могут основываться на простых, непосредственных измерениях.

Теоретические законы являются, конечно, более общими, чем эмпирические. Важно понять, однако, что к теоретическим законам нельзя прийти, если просто взять эмпирические законы, а затем обобщить их на несколько ступеней дальше. Как физик приходит к эмпирическому закону? Он наблюдает некоторые события в при­роде, подмечает определенную регулярность в их протекании, опи­сывает эту регулярность с помощью индуктивного обобщения. Можно предположить, что он сможет теперь собрать эмпирические законы в одну группу, заметить некоторого рода схему, сделать более широкое индуктивное обобщение и прийти к теоретическому закону. Но это происходит не так.

Чтобы разъяснить это, предположим, наблюдают, что железный брусок расширяется, когда он нагревается. После того как эксперимент повторяется многократно и всегда с тем же самым результатом, эта регулярность обобщается с помощью утверждения, что этот брусок расширяется, когда он нагревается. На основе этого устанавливается эмпирический закон, хотя он имеет узкую область применения и относится только к одному опреде­ленному бруску железа. Затем проводятся испытания с другими железными предметами, и впоследствии обнаруживается, что каждый раз, когда железный предмет нагревается, он расширя­ется. Это позволяет сформулировать более общий закон, а именно: все железные тела расширяются, когда они нагреваются. Подоб­ным же образом устанавливаются еще более общие законы: «Все металлы .», затем: «Все твердые тела .». Все они являют­ся простыми обобщениями, каждый последующий имеет несколь­ко более общий характер, чем предыдущий, но все представляют эмпирические законы. Почему? Потому что в каждом случае объ­екты, с которыми имеют дело, являются наблюдаемыми (желе­зо, медь, металл, твердые тела). В каждом случае увеличение тем­пературы и длины измеряется непосредственно, простой про­цедурой.

В противоположность этому теоретический закон, относящий­ся к такому процессу, будет касаться поведения молекул в же­лезном бруске. Каким образом движение молекул связывается с расширением бруска, когда он нагревается? Вы видите сразу же, что мы говорим теперь о ненаблюдаемом. Мы должны ввести теорию — атомную теорию материи — и тотчас же перейти к атом­ным законам, содержащим понятия, радикально отличающиеся от тех, с которыми мы имели дело раньше. Верно, что эти теоре­тические понятия отличаются от понятий длины и температуры только по степени, с которой они прямо или косвенно наблюда­ются, но различие это настолько значительно, что у нас не воз­никает сомнения в коренном отличии характера теоретических законов, которые должны быть сформулированы.

Теоретические законы относятся к эмпирическим законам в ка­кой-то мере аналогично тому, как эмпирические законы относят­ся к отдельным фактам. Эмпирический закон помогает объяснить факт, который уже наблюдался, и предсказать факт, который еще не наблюдался. Подобным же образом теоретический закон помо­гает объяснить уже сформулированные эмпирические законы и позволяет вывести новые эмпирические законы. Так же как от­дельные, единичные факты должны занять свое место в упоря­доченной схеме, когда они обобщаются в эмпирический закон, так и единичные и обособленные эмпирические законы приспосабли­ваются к упорядоченной схеме теоретического закона. Это выдви­гает одну из основных проблем методологии науки. Как может быть получено то знание, которое служит для обоснования теоре­тического закона? Эмпирический закон может быть обоснован по­средством наблюдения отдельных фактов. Но для обоснования теоретического закона соответствующие наблюдения не могут быть сделаны, потому что объекты, относящиеся к таким законам, являются ненаблюдаемыми .

Как могут быть открыты теоретические законы? Мы можем сказать: «Будем собирать все больше и больше данных, затем обобщим их за пределы эмпирических законов, пока не придем к теоретическим законам». Однако никакой теоретический закон не был когда-либо основан таким образом. Мы наблюдаем камни, и деревья, и цветы, замечаем различные регулярности и опи­сываем их с помощью эмпирических законов. Но независимо от того, как долго и тщательно мы наблюдаем такие вещи, мы никогда не достигнем пункта, когда мы сможем наблюдать моле­кулу. Термин «молекула» никогда не возникнет как результат наблюдений. По этой причине никакое количество обобщений из наблюдений не может дать теории молекулярных процессов. Такая теория должна возникнуть иным путем. Она выдвигается не в ка­честве обобщения фактов, а как гипотеза. Затем эта гипотеза проверяется методами, в определенной мере аналогичными ме­тодам проверки эмпирических законов. Из гипотезы выводятся некоторые эмпирические законы, и эти законы, в свою очередь, проверяются путем наблюдения фактов. Возможно, что эмпири­ческие законы выводятся из теории, уже известной и хорошо подтвержденной (такие законы могут даже побудить сформулиро­вать теоретические законы). Независимо от того, являются ли выводные эмпирические законы известными и подтвержденными или же новыми законами, подтвержденными новыми наблюдения­ми, подтверждение таких выводных законов обеспечивает косвен­ное подтверждение теоретическому закону.

Здесь должно быть разъяснено следующее. Ученый не начинает с одного эмпирического закона, скажем с закона Бойля для газов, и затем ищет теорию о молекулах, из которой этот закон может быть выведен. Он пытается сформулировать значительно более общую теорию, из которой можно будет вывести множество разно­образных эмпирических законов. Чем больше будет таких законов, чем более разнообразными и неочевидно связанными друг с дру­гом они будут, тем эффективнее теория, которая будет объяснять их. Некоторые из этих выводных законов могли быть известными раньше, но теория может также сделать возможным выведение новых эмпирических законов, которые могут быть подтверждены с помощью новых проверок. Если это имеет место, тогда можно будет сказать, что теория обеспечивает возможность предска­зания новых эмпирических законов. Предсказание понимается в гипотетическом смысле. Если теория действительна, тогда будут действительными также определенные эмпирические законы. Предсказанный эмпирический закон говорит об отношениях между наблюдаемыми величинами, так что возникает новая возможность производить эксперименты и убедиться, что эмпирический закон соблюдается. Если эмпирический закон подтверждается, то он обеспечивает косвенное подтверждение закона, эмпирического или теоретического, является, конечно, только частным, но никогда не полным и абсолютным. Но в случае эмпирических законов такое подтверждение является более непосредственным. Подтвержде­ние теоретического закона происходит косвенным образом, потому что оно имеет место только через подтверждение эмпирических законов, выведенных из теории.